Особенности локального синтеза нейротрофических факторов при воздействии фрактальной стимуляционной фототерапии в модели атрофии ретинального пигментного эпителия на кроликах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Введение. Предполагается, что при дегенеративных заболеваниях сетчатки фотостимуляция сигналами фрактальной динамики активирует нейропластичность, повышая эффективность зрительной реабилитации. Ранее нами было показано положительное влияние фрактальной фототерапии (ФФ) на интраокулярный синтез нейротрофинов у кроликов без офтальмопатологии и доказана безопасность для сетчатки длительных курсов фотостимуляции.

Цель исследования: оценка изменений внутриглазной продукции нейротрофических цитокинов на фоне применения низкоинтенсивной фрактальной оптической терапии в модели атрофии ретинального пигментного эпителия (РПЭ) в эксперименте in vivo.

Материал и методы. Материалом исследования служили пробы стекловидного тела (СТ) 38 (76 глаз) кроликов породы Советская шиншилла с моделью атрофии РПЭ.

В зависимости от вида применяемого воздействия, животные с атрофией РПЭ были распределены в группы: основная – 18 животных (36 глаз – ФФ), контрольная – 18 животных (36 глаз – воздействие светом от лампы накаливания). Группа сравнения 2 кролика (4 глаза) с атрофией РПЭ без воздействия. Сеансы фотостимуляции проводились ежедневно. Продолжительность каждого сеанса ФФ составляла 20 мин. Длительность курсов ФФ составляла от 7 до 90 дней. Методом иммуноферментного анализа в пробах СТ определяли концентрации BDNF, CNTF, IL-6, NGF PEDF. Учет результатов выполняли на мультифункциональном фотометре Cytation 5.

Результаты. В 100% тест-проб СТ основных и контрольной групп животных обнаружены PEDF, BDNF и NGF. IL-6 определен только в 1 случае, CNTF в образцах не выявлен. Впервые определена динамика внутриглазной продукции нейротрофических факторов при воздействии ФФ на модели атрофии РПЭ. Под влиянием ФФ уровень продукции BDNF статистически значимо возрастал в глазах животных с атрофией РПЭ и свидетельствовал об инициации репаративных механизмов в сетчатке в ответ на повреждение РПЭ. При удлинении продолжительности курса светостимуляции в основной и контрольной группах отмечалось постепенное ослабление интраокулярного синтеза BDNF, более быстрое в контрольной группе. Особый интерес представили изменения внутриглазной продукции PEDF при воздействии разных по длительности курсов ФФ: индивидуальный анализ продемонстрировал повышение интраокулярной продукции цитокина в 16,7% глаз после 1-недельного курса терапии с максимальным уровнем 58,7 пг/мл, увеличение числа сеансов терапии приводило к выраженному снижению его концентрации в СТ в 80% случаев.

Заключение. Результаты исследования позволяют заключить, что ФФ оказывает влияние на продукцию нейротрофических факторов при атрофии РПЭ в эксперименте: наиболее заметные эффекты выявлены в отношении PEDF и BDNF. Индивидуальный анализ изменений локального синтеза PEDF указывает на целесообразность назначения 1-недельного курса ФФ продолжительностью 1 неделя при терапии макулярной патологии, связанной с нарушением функции РПЭ, фоторецепторов (например, при ВМД). Полученные данные представляются важными для развития метода ФФ и его трансляции в клинику для зрительной реабилитации больных с нейродегенеративными заболеваниями сетчатки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Наталья Владимировна Балацкая

ФГБУ «НМИЦ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: balnat07@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-8007-6643

начальник отдела иммунологии и вирусологии, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук

Россия, 105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, 14/19

Денис Владимирович Фадеев

ФГБУ «НМИЦ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава России

Email: denis.fadeev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1858-2005

научный сотрудник

Россия, 105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, 14/19

Марина Владимировна Зуева

ФГБУ «НМИЦ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава России

Email: visionlab@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0161-5010

начальник отдела клинической физиологии зрения им. С.В. Кравкова, доктор биологических наук, профессор

Россия, 105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, 14/19

Наталия Владимировна Нероева

ФГБУ «НМИЦ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава России

Email: secr@igb.ru
ORCID iD: 0000-0003-1038-2746

начальник отдела патологии сетчатки и зрительного нерва, кандидат медицинских наук

Россия, 105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, 14/19

Ангелина Грантовна Бриллиантова

ФГБУ «НМИЦ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава России

Email: angelinabrilliantova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6424-8724

аспирант отдела патологии сетчатки и зрительного нерва

Россия, 105062, Москва, ул. Садовая-Черногрязская, 14/19

Юрий Сергеевич Тимофеев

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: YTimofeev@gnicpm.ru
ORCID iD: 0000-0001-9305-6713

руководитель лаборатории изучения биохимических маркеров риска, кандидат медицинских наук

Россия, 101990, Москва, Петроверигский пер., д. 10

Список литературы

  1. Marchesi N., Fahmideh F., Boschi F., Pascale A., Barbieri A. Ocular Neurodegenerative Diseases: Interconnection between Retina and Cortical Areas. Cells. 2021; 10 (9): 2394. doi: 10.3390/cells10092394.
  2. World population ageing 2023: Challenges and opportunities of population ageing in the least developed countries. United Nations. UN DESA/POP/2023/TR/NO. 5, N.Y., 2023.
  3. Wang X., Chen W., Zhao W., Miao M. Risk of glaucoma to subsequent dementia or cognitive impairment: a systematic review and meta-analysis. Aging Clin Exp Res. 2024; 36 (1): 172. doi: 10.1007/s40520-024-02811-w.
  4. Enciu A.M., Nicolescu M.I., Manole C.G., Mureşanu D.F., Popescu L.M., Popescu B.O. Neuroregeneration in neurodegenerative disorders. BMC Neurol. 2011; 11: 75. doi: 10.1186/1471-2377-11-75.
  5. Зуева М.В., Ковалевская М.А., Донкарева О.В., Каранкевич А.И., Цапенко И.В., Таранов А.А., Антонян В.Б. Фрактальная фототерапия в нейропротекции глаукомы. Офтальмология. 2019; 16 (3): 317–28. https://doi.org/10.18008/1816-5095-2019-3-317-328. [Zueva M.V., Kovalevskaya M.A., Donkareva O.V., Karankevich A.I., Tsapenko I.V., Taranov A.A., Antonyan V.B. Fractal Phototherapy in Neuroprotection of Glaucoma. Ophthalmology in Russia. 2019; 16 (3): 317–28 (In Russian)]
  6. Нероев В.В., Зуева М.В., Нероева Н.В., Фадеев Д.В., Цапенко И.В., Охоцимская Т.Д., Котелин В.И., Павленко Т.А., Чеснокова Н.Б., Манахов П.А., Чуйкин Н.К. Воздействие фрактальной зрительной стимуляции на здоровую сетчатку кролика: функциональные, морфометрические и биохимические исследования. Российский офтальмологический журнал. 2022; 15 (3): 99–111, doi: 10.21516/2072-0076-2022-15-3-99-111. [Neroev V.V., Zueva M.V., Neroeva N.V., Fadeev D.V., Tsapenko I.V., Okhotsimskaya T.D., Kotelin V.I., Pavlenko T.A., Chesnokova N.B. Impact of fractal visual stimulation on healthy rabbit retina: functional, morphometric and biochemical studies. Russian Ophthalmological J. 2022; 15 (3): 99–111 (In Russian)]
  7. Xiang W., Li L., Zhao Q. Zeng Y., Shi J., Chen Z., Gao G., Lai K. PEDF protects retinal pigment epithelium from ferroptosis and ameliorates dry AMD-like pathology in a murine model. GeroScience. 2024; 46: 2697–714. https://doi.org/10.1007/s11357-023-01038-3
  8. Blanco R.E., López-Roca A., Soto J., Blagburn J.M. Basic fibroblast growth factor applied to the optic nerve after injury increases long-term cell survival in the frog retina. J. Comp Neurol. 2000; 423: 646–58.
  9. Rocco M.L., Balzamino B.O., Petrocchi Passeri P., Micera A., Aloe L. Effect of purified murine NGF on isolated photoreceptors of a rodent developing retinitis pigmentosa. PLoS One. 2015; 10 (4): e0124810. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124810.
  10. Osborne A., Khatib T. Z., Songra L., Barber A. C., Hall K., Kong G. Y. X., Widdowson P.S., Martin K.R. Neuroprotection of Retinal Ganglion Cells by a Novel Gene Therapy Construct that Achieves Sustained Enhancement of Brain-Derived Neurotrophic Factor/tropomyosin-Related Kinase Receptor-B Signaling. Cell Death Dis. 2018; 9 (10): 1007–18. https://doi.org/10.1038/s41419-018-1041-8
  11. Dekeyster E., Geeraerts E., Buyens T., Van den Haute C., Baekelandt V., De Groef L., Salinas-Navarro M., Moons L. Tackling Glaucoma from within the Brain: an Unfortunate Interplay of BDNF and TrkB. PLoS One. 2015; 10 (11): e0142067
  12. Muste J.C., Russell M.W., Singh R.P. Photobiomodulation Therapy for Age-Related Macular Degeneration and Diabetic Retinopathy: A Review. Clin Ophthalmol. 2021; 15: 3709–20. doi: 10.2147/OPTH.S272327.
  13. Alcalá-Barraza S.R., Lee M.S., Hanson L.R., McDonald A.A., Frey W.H. 2nd, McLoon L.K. Intranasal delivery of neurotrophic factors BDNF, CNTF, EPO, and NT-4 to the CNS. J. Drug Target. 2010; 18 (3): 179–90. doi: 10.3109/10611860903318134.
  14. Балацкая Н.В., Фадеев Д.В., Зуева М.В., Нероева Н.В. Локальная продукция нейротрофических факторов при воздействии фрактальной стимуляционной фототерапии на сетчатку кроликов. Молекулярная медицина. 2023; 21 (5): 52–8. https://doi.org/10.29296/24999490-2023-05-08. [Balatskaya N.V., Fadeev D.V., Zueva M.V., Neroeva N.V. Local production of neurotrophic factors under influence of fractal stimulation phototherapy on the rabbits retina. Molekulyarnaya meditsina. 2023; 21 (5): 52–8 https://doi.org/10.29296/24999490-2023-05-08 (in Russian)].
  15. Srinivasan K., Tikoo K., Jena G.B. Good Laboratory Practice (GLP) Requirements for Preclinical Animal Studies. In: Nagarajan P., Gudde R., Srinivasan R. (Eds). Essentials of Laboratory Animal Science: Principles and Practices. Springer: Singapore. 2021; 1: 655–77.
  16. ГОСТ 33647-2015. Принципы надлежащей лабораторной практики (GLP). Термины и определения. М.: Росстандарт, федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2016; 1–20.
  17. ARVO Statement for the Use of Animals in Ophthalmic and Visual Research. 2016. Доступно URL: https://www.arvo.org/About/policies/arvo-statement-for-the-use-of-animals-in-ophthalmic-and-vision-research/
  18. Нероева Н.В., Нероев В.В., Илюхин П.А., Кармокова А.Г., Лосанова О.А., Рябина М.В., Майбогин А.М. Моделирование атрофии ретинального пигментного эпителия. Российский офтальмологический журнал. 2020; 13 (4): 58–63. doi: 10.21516/2072-0076-2020-13-4-58-63. [Neroeva N.V., Neroev V.V., Ilyukhin P.A., Karmokova A.G., Losanova O.A., Ryabina M.V., Maybogin A.M. Modeling the atrophy of retinal pigment epithelium. Russian Ophthalmological J. 2020; 13 (4): 58–63. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2020-13-4-58-63 (in Russian)]
  19. Balzamino B.O., Esposito G., Marino R., Keller F., Micera A. Changes in vitreal protein profile and retina mRNAs in Reeler mice: NGF, IL33 and Müller cell activation. PLoS One. 2019; 14 (2): e0212732. doi: 10.1371/journal.pone.0212732
  20. Santos F.M., Mesquita J., Castro-de-Sousa J.P., Ciordia S., Paradela A., Tomaz C.T. Vitreous Humor Proteome: Targeting Oxidative Stress, Inflammation, and Neurodegeneration in Vitreoretinal Diseases. Antioxidants (Basel). 2022; 11 (3): 505. doi: 10.3390/antiox11030505
  21. Berk B.A., Vogler S., Pannicke T., et al. Brain-derived neurotrophic factor inhibits osmotic swelling of rat retinal glial (Müller) and bipolar cells by activation of basic fibroblast growth factor signaling. Neuroscience. 2015; 295: 175–86.
  22. Ho T.C., Chen S.L., Yang Y.C., Liao C.L., Cheng H.C., Tsao Y.P. PEDF induces p53-mediated apoptosis through PPAR gamma signaling in human umbilical vein endothelial cells. Cardiovasc Res. 2007; 76 (2): 213–23. doi: 10.1016/j.cardiores.2007.06.032.
  23. Yamagishi S, Matsui T, Adachi H, Takeuchi M. Positive association of circulating levels of advanced glycation end products (AGEs) with pigment epithelium-derived factor (PEDF) in a general population. Pharmacol Res. 2010; 61 (2): 103–7. doi: 10.1016/j.phrs.2009.07.003
  24. Xiang W., Li L., Hong F., Zeng Y., Zhang J., Xie J., Shen G., Wang J., Fang Z., Qi W., Yang X., Gao G., Zhou T. N-cadherin cleavage: A critical function that induces diabetic retinopathy fibrosis via regulation of β-catenin translocation. FASEB J. 2023; 37 (4): e22878. doi: 10.1096/fj.202201664RR.
  25. Tombran-Tink J., Barnstable C.J. PEDF: a multifaceted neurotrophic factor. Nat Rev Neurosci. 2003; 4 (8): 628–36. doi: 10.1038/nrn1176
  26. Fudalej E., Justyniarska M., Kasarełło K., Dziedziak J., Szaflik J., Cudnoch-Jędrzejewska A. Neuroprotective Factors of the Retina and Their Role in Promoting Survival of Retinal Ganglion Cells: A Review. Ophthalmic Res. 2021; 64: 345–55. doi: 10.1159/000514441.
  27. Seki M., Tanaka T., Sakai Y., Fukuchi T., Abe H., Nawa H., Takei N. Muller cells as a source of brain-derived neurotrophic factor in the retina: Noradrenaline upregulates brain-derived neurotrophic factor levels in cultured rat muller cells. Neurochemical Research. 2005; 30 (9): 1163–70. doi: 10.1007/s11064-005-7936-7.
  28. Afarid M, Namvar E, Sanie-Jahromi F. Diabetic Retinopathy and BDNF: A Review on Its Molecular Basis and Clinical Applications. J. Ophthalmol. 2020; 2020: 1602739. doi: 10.1155/2020/1602739
  29. Wu P.Y., Fu Y.K., Lien R.I., Chiang M.C., Lee C.C., Chen H.C., Hsueh Y.J. et al. Systemic Cytokines in Retinopathy of Prematurity. J. Pers Med. 2023; 13 (2): 291. doi: 10.3390/jpm13020291
  30. Liu Y., Tao L., Fu X., Zhao Y., and Xu X., BDNF protects retinal neurons from hyperglycemia through the TrkB/ERK/MAPK pathway, Molecular Medicine Reports. 2013; 7 (6): 1773–8. https://doi.org/10.3892/mmr.2013.1433, 2-s2.0-84877244728.
  31. Rocco M.L., Calzà L., Aloe L. NGF and Retinitis Pigmentosa: Structural and Molecular Studies. Adv Exp Med Biol. 2021; 1331: 255–63. doi: 10.1007/978-3-030-74046-7_17
  32. Garcia T.B., Hollborn M., Bringmann A. Expression and signaling of NGF in the healthy and injured retina. Cytokine Growth Factor Rev. 2017; 34: 43–57. doi: 10.1016/j.cytogfr.2016.11.005
  33. Mali R.S., Cheng M., Chintala S.K. Plasminogen activators promote excitotoxicity-induced retinal damage. FASEB J. 2005; 19 (10): 1280–9. doi: 10.1096/fj.04-3403com.
  34. Sahin K., Gencoglu H., Akdemir F., Orhan C., Tuzcu M., Sahin N., Yilmaz I., Juturu V. Lutein and zeaxanthin isomers may attenuate photo-oxidative retinal damage via modulation of G protein-coupled receptors and growth factors in rats. Biochem Biophys Res Commun. 2019; 516 (1): 163–70. DOI:https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.06.032.
  35. Mishra I.R. Knerr M., Stewart1 A.A., Payette W.I., Richter M.M., Ashley N.T. Light at night disrupts diel patterns of cytokine gene expression and endocrine profiles in zebra finch (Taeniopygia guttata), Sci Rep. 2019; 9 (1): 15833. doi: 10.1038/s41598-019-51791-9
  36. Hernández-Pinto A., Polato F., Subramanian P., de la Rocha-Muñoz A., Vitale S., de la Rosa E.J., Becerra S. P. PEDF peptides promote photoreceptor survival in rd10 retina models. Exp Eye Res. 2019; 184: 24–9. doi: 10.1016/j.exer.2019.04.008.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Динамика локальной продукции PEDF в основной группе (пг/мл) на ранних (7-й день) и отдаленных (30 дней и позднее) сроках воздействия ФФ

Скачать (67KB)
3. Рис. 2. Динамика локальной продукции NGF в основной группе (пг/мл) на ранних (7-й день) и отдаленных (30 дней и позднее) сроках воздействия ФФ

Скачать (84KB)
4. Рис. 3. Динамика локальной продукции NGF в группе контроля (пг/мл) на ранних (7-й день) и отдаленных (30 дней и позднее) сроках воздействия ФФ

Скачать (79KB)

© ИД "Русский врач", 2025